JPH0724586Y2 - 内燃機関の燃焼促進装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、内燃機関の燃焼促進装置にかかり、特に燃
焼室とは別の空間をシリンダボディに形成して吸気行程
で空気を一旦捕捉し、これを圧縮行程の終期に上記燃焼
室の流動化媒体として利用するように構成した内燃機関
の燃焼促進装置に関する。

［従来の技術］ 一般にディーゼル機関の排気ガス、特にスモーク減少の
対策として燃焼行程の後期以降で空気流動化を活発に
し、燃焼を促進させることが有効であることを確認して
いる。しかしディーゼルエンジンでは、燃焼初期に過渡
な流動化を図ると燃焼状態が逆に悪化してしまう虞か
ら、現状では燃焼行程の後期以降でスワール、スキッシ
ュのエネルギが相対的に小さくなり燃焼行程後期以降で
のキャビティ内の適正な流動化は困難なものとなってい
た。

この種の課題の解決に鑑みた提案には、第５図に示すよ
うに、シリンダボディａに外部から供給された圧力空気
を蓄える空気供給部ｂを形成すると共に、この空気供給
部ｂを弁手段ｃによって燃焼行程後期にシリンダｄ内に
開放し、圧力空気をピストンｅのキャビティｆ内へ供給
するように構成した「ディーゼル機関」（実開昭62-132
227号公報）がある。

［考案が解決しようとする課題］ 上記提案は、弁手段を燃焼後期に開放することによっ
て、キャビティ内の流動化を向上すると共に、新気を供
給することによって燃焼状態の大巾な改善を図ったもの
である。

しかし、提案は、上記弁手段及びこれを駆動する機構が
必要になるだけでなく、キャビティ内へ供給する空気の
圧力を、燃焼後期のキャビティ内圧力より高圧とするた
めの高能力の空気供給源が必要となり、構造、コストの
面で問題がある。

この考案の目的は、空気供給源を必要とせずに燃焼後期
の空気流動化を適正にする内燃機関の燃焼促進装置を提
供することにある。

［課題を解決するための手段］ この考案は上記目的を達成するために、ピストンのキャ
ビティを開口してピストンリング間に開口する通路を形
成し、シリンダボディに圧縮上死点近辺から初期の燃焼
行程で上記リング間の空間に連通されるチャンバを形成
し、トップ側の上記リング幅を燃焼行程後期で上記チャ
ンバを開放させる幅としたものである。

［作用］ ピストンの圧縮上死点近辺から初期の燃焼行程でキャビ
ティと連通する通路を開口したピストン間の空気がシリ
ンダボィのチャンバと連通し、高圧のキャビティ内雰囲
気、つまり燃焼用空気と未燃ガスの一部が低圧側のチャ
ンバ内に強制的に押込まれる。ピストンの燃焼行程の中
期から燃焼行程の後期前までは、トップ側のピストンリ
ングによってチャンバと上記空間との連通が断たれ、燃
焼行程の後期以降でチャンバが開放される。すなわち、
チャンバ内に蓄えられた燃焼用空気と未然ガスからなる
高圧のキャビティ内雰囲気が低圧側のキャビティ内に短
時間の内に導入され、キャビティを適正に流動化する。
この結果、圧縮行程後期の燃焼状態が良好に改善されス
モークが改善される。

［実施例］ 以下にこの考案の好適一実施例を添付図面に基づいて説
明する。

第１図に示すようにシリンダボディ（エンジンブロッ
ク）１には、一方向に間隔をおいてシリンダボア２を区
画形成するシリンダライナ３が嵌合取付けられている。
各シリンダライナ３にはそれぞれピストン４が往復動自
在に収容されている。またシリンダボディ１の上面に
は、シリンダヘッド５が一体的に取付けられる。この結
果シリンダヘッド５の下面，上記ピストン４の頂面及び
シリンダライナ３で密閉された燃焼空間６が区画形成さ
れる。ピストン４の頂部７には頂面より軸方向に沿って
窪ませられて、供給燃料を自発燃焼させるためのキャビ
ティ８が区画形成されている。シリンダヘッド５には、
燃焼用空気をキャビティ８内にスワール化状態で供給す
る吸気ポート９及び、燃焼ガスを排出させる排気ポート
10が形成される。これら吸気ポート９及び排気ポート10
には、吸気カム及び排気カム（いずれも図示せず）によ
ってそれぞれ開閉作動される吸気弁11,排気弁12が取付
けられている。またシリンダヘッド５には、圧縮上死点
以降で上記キャビティ８内に燃料を霧化して供給する燃
料噴射ノズル（図示せず）が取付けられている。燃料噴
射ノズルの燃料噴霧の噴射方向は、例えば、キャビティ
８の中心より半径方向内方でかつ上記スワールの順方向
あるいは逆方向に設定される。

このような構成にあって圧縮行程の終期にあってもキャ
ビティ８内は、上記スワールと、圧縮行程の終期にピス
トン４の頂面とシリンダヘッド５の下面との間のクリア
ランス変化に伴って発生するスキッシュの流体慣性によ
って流動化されるようになる。そして燃料噴射ノズルか
ら噴射された燃料の噴霧の一部は、キャビティ８の側壁
13に付着しスワール及びスキッシュによって薄膜状に引
き伸ばされ、かつキャビティ内雰囲気によって次第に蒸
発される燃料膜となり、一部は流動化されつつキャビテ
ィ内雰囲気によって蒸発されて燃焼用空気と混合し、着
火性，火炎伝播性の良好な予混合気となる。

したがって予混合気が自発着火することによってキャビ
ティ８内の圧力変動の緩慢な拡散燃焼が行われるように
なる。

さてこの考案の目的は、上記燃焼行程の後期以降におい
てキャビティ８内を良好な状態に流動化させ、その結果
として燃焼性能を向上させることにある。

そこでこの考案にあっては上記ピストン４に対してトッ
プ位置のピストンリング（以下トップ側リングという）
14に対して、そのトップ側リング14との間に密閉された
リング状の空間15を区画形成するように所定幅のピスト
ンリング（以下トップリングという）16が取付けられ
る。そして上記底側の側壁13を斜め下方に開口して通路
17を形成し、この通路17を上記トップリング16と上記ト
ップ側リング14との間のピストントップランド18に開口
させる。つまりこの通路17は上記キャビティ８内と上記
空間15とを連通する。他方、シリンダライナ３には、ピ
ストン４の圧縮上死点近辺位置からその上死点位置を越
えたピストン４の燃焼行程の初期まで上記空間15と連通
する給排ポート19が形成され、シリンダボディ１内に
は、その給排ポート19を介して上記空間15と連通するチ
ャンバ20が形成されている。そして上記トップリング16
より上部のピストントップランド18にはピストン４の頂
面に開放される斜め上向きの切欠き（または穴）21が形
成される。従って上記給排ポート19に上記空間15が連通
する位置では、キャビティ内の高圧のキャビティ内雰囲
気が、通路17及び給排ポート19を介してチャンバ20内に
強制的に押し込まれるようになる。なお上記トップリン
グ16の幅寸法は、燃焼行程の中期では上記給排ポート19
を完全に閉塞し、燃焼行程の後期では、給排ポート19を
開放する幅寸法に形成される。

次に実施例の作用を説明する。

第１図に示すようにピストン４の圧縮上死点近辺から初
期の燃焼行程でキャビティ８と連通する通路17を開口し
たトップ側リング14とトップリング16間の空間15がシリ
ンダボディ１のチャンバ20と連通し、これらの圧縮差に
よって高圧のキャビティ内雰囲気、すなわち燃焼用空気
と混合気の一部がチャンバ20内に押込まれる。つまり、
上記チャンバ20内は、第４図の性能IIに示されるように
燃焼行程の初期の圧力まで昇圧されるようになる。そし
て第２図に示されるように初期の燃焼行程終了直後から
燃焼行程の後期前まで上記給排ポート19は上記トップリ
ング16によって閉じられ、チャンバ20は高圧の燃焼ガス
を蓄えたまま待機するようになる。ピストン４の下降行
程がさらに燃焼行程の後期に進むと第３図に示されるよ
うに上記トップリング16が上記給排ポート19を開放しチ
ャンバ20内のキャビティ内雰囲気を上記切欠き21を介し
て燃焼空間６に開放する。すなわちこの時のキャビティ
内圧力は、第４図の性能Ｉに示すように燃焼行程の初期
の圧力に対して低下しているため、給排ポート19の開放
と同時にチャンバ20内のキャビティ内雰囲気は、低圧
側、つまり上記燃焼空間６側にピストン４の頂部７の切
欠き21を介して短時間の内に急激に流れ込みキャビティ
８内の流動化を強化すると共に、キャビティ８に空気と
未燃ガスを供給して燃焼を促進乃至改善する。この結
果、スモークは大巾に改善されるようになる。

なお、チャンバ20からの高圧ガスの逆流タイミング及び
逆流の強度は給排ポート19の開口位置及びトップリング
16の位置、そしてトップリング16の幅寸法を変化させる
ことによって任意に調節することが可能であり、また、
上記チャンバ20の容積を調整すること、給排ポート19の
口径を調節することにより流速の調節を行うことも当然
になされるものである。

［考案の効果］ 以上説明したことから明らかなようにこの考案によれば
次の如き優れた効果を発揮する。

（１） ピストンのキャビティを開口してピストンリン
グ間に開口する通路を形成し、シリンダボディに圧縮上
死点近辺から初期の燃焼行程で上記リング間の空間に連
通されるチャンバを形成し、トップ側の上記リング幅を
燃焼行程後期で上記チャンバを開放させる幅とし、上記
チャンバ内に燃焼行程後期のキャビティ内圧力より充分
に高圧化されたキャビティ内雰囲気を蓄えて、これを燃
焼行程後期にキャビティ内に供給するようにしたから特
別な圧力源を必要とせずにキャビティ内を流動化して燃
焼性能（スモーク等）を改善できる。

（２） 安価に製作できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図はこの考案の好適一実施例を示し、第
１図はチャンバ内にキャビティ内雰囲気を押し込む行程
を示す断面図、第２図は、チャンバ内にキャビティ内雰
囲気を一時的に蓄える行程を示す断面図、第３図にチャ
ンバ内に蓄えたキャビティ内雰囲気をキャビティ内に開
放する行程を示す断面図であり、第４図はこの考案にか
かるキャビティの圧力変化とチャンバ内の圧力変化を示
す性能図、第５図は関連する従来技術を示す断面図であ
る。 図中、１はシリンダボディ、４はピストン、８はキャビ
ティ、14,16はピストンリング、17は通路、20はチャン
バである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ピストンのキャビティを開口してピストン
   リング間に開口する通路を形成し、シリンダボディに圧
   縮上死点近辺から初期の燃焼行程で上記リング間の空間
   に連通されるチャンバを形成し、トップ側の上記リング
   幅を燃焼行程後期で上記チャンバを開放させる幅とした
   ことを特徴とする内燃機関の燃焼促進装置。